フォトシステムⅡ－分子ワイヤハイブリッド型光エネルギー変換系の創製

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23245029
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 西原 寛 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70156090)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 白金 / ナノ粒子 / 光化学系I / 光化学系II / 触媒 / 水素発生

研究実績の概要

両親媒性の白金ナノ粒子を配位子を工夫することにより、新たに開発し、新規分子ワイヤとしてフォトシステムI、IIに組み込んだハイブリッド型光エネルギー変換系の創製を行った。
この分子ワイヤは、フォトシステムI中に存在するビタミンK1と同じ構造を類似の構造を持つメチルナフトキノン誘導体を用いることにより、フォトシステムIのキノンポケット中でビタミンK1と分子ワイヤを交換することにより、ハイブリッド化させている。同様に、フォトシステムIIに存在するQBを分子ワイヤと交換することにより、フォトシステムII中に新規分子ワイヤを組み込むことに成功している。フォトシステムI－分子ワイヤハイブリッド型光エネルギー変換系を用いることにより、犠牲試薬を用いてフォトシステムIで吸収した光エネルギーを用いて、分子ワイヤ末端に存在する白金ナノ粒子上で水素発生が行われることを確認した。また、電子供与剤を、アスコルビンサンナトリウムから生体分子であるシトクロームCに変更することで、水素発生量が増加することを確認した。フォトシステムII－分子ワイヤハイブリッド型光エネルギー変換系でも、同様に犠牲試薬を用いた系にて水素発生が起きるのを確認した。ただし、分子ワイヤをフォトシステムIIに再構成するプロセスで、マンガンクラスターが抜けてしまったため、犠牲試薬を用いない光誘起水分解を確認するところまでは至らなかった。今後の展望として、フォトシステムIIの種類を変更等することによって、犠牲試薬を用いない光誘起水分解システムの構築が可能となると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] A photofunctional bottom-up bis(dipyrrinato)zinc(II) complex nanosheet (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryota Sakamoto, Ken Hoshiko, Qian Liu, Toshiki Yagi, Tatsuhiro Nagayama, Shinpei Kusaka, Mizuho Tsuchiya, Yasutaka Kitagawa, Wai-Yeung Wong, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Nature Commun. 2015, 6, 巻: 6 ページ: 6713
  • DOI: 10.1038/ncomms7713
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of (Z)-1-(ferrocenylethynyl)-10-(phenylimino)anthracen-9(10H)-one fromsynchrotron X-ray powder diffraction (2014)
  • 著者名/発表者名: Eiji Nishibori, Shinobu Aoyagi, Makoto Sakata, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Acta Cryst. 巻: E70 ページ: 573-576
  • 査読あり
• [雑誌論文] 機能性「ボトムアップ型」ナノシート (2014)
  • 著者名/発表者名: 坂本 良太、永山 達大、西原 寛
  • 雑誌名: 化学工業 巻: 65 ページ: 944-948
• [雑誌論文] Water exchange in manganese-based water-oxidizing catalysts in photosynthetic systems: From the water-oxidizing complex in photosystem II to nano-sized manganese oxides (2014)
  • 著者名/発表者名: Mohammad Mahdi Najafpour, Mohsen Abbasi Isaloo, Julian J. Eaton-Rye, Tatsuya Tomo, Hiroshi Nishihara, Kimiyuki Satoh, Robert Carpentier, Jian-Ren Shen, and Suleyman I. Allakhverdiev
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta, Bioenergetics 巻: 1837 ページ: 1395-1410
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2014.03.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] π-Conjugation modification of photochromic and redox-active dimethyldihydropyrene by phenyland ethynyl-terpyridines and Ru(bis-terpyridine)complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Muratsugu, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: New J. Chem. 巻: 38 ページ: 6114-6124
  • DOI: 10.1039/C4NJ01462F
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redox Control and High Conductivity of Nickel Bis(dithiolene) Complex &pi-Nanosheet: A Potential Organic Two-Dimensional Topological Insulator (2014)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Kambe, Ryota Sakamoto, Tetsuro Kusamoto, Tigmansu Pal, Naoya Fukui, Takahiro Shimojima, Zhengfei Wang, Toru Hirahara, Kyoko Ishizaka, Shuji Hasegawa, Feng Liu, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 ページ: 14357-14360
  • DOI: 10.1021/ja507619d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Luminescence, Stability, and Proton Response of an Open-Shell (3,5-Dichloro-4-pyridyl)bis(2,4,6-trichlorophenyl)methyl Radical (2014)
  • 著者名/発表者名: Yohei Hattori, Tetsuro Kusamoto, and Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 53 ページ: 11845-11848
  • DOI: 10.1002/anie.201407362
  • 査読あり
• [雑誌論文] Steric Interference on the Redox-Conjugated Pyrimidine Ring Rotation of Mono- and Di-nuclear Copper Complexes with (4-Methyl-2-pyrimidinyl)imine Ligands (2014)
  • 著者名/発表者名: Yohei Hattori, Michihiro Nishikawa, Tetsuro Kusamoto, Shoko Kume, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 43 ページ: 1037-1039
  • DOI: org/10.1246/cl.140238
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ordered Alignment of a One-Dimensional π-Conjugated Nickel Bis(dithiolene) Complex Polymer Produced via a Liquid-Liquid Interfacial Reaction (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryota Matsuoka, Ryota Sakamoto, Tetsuro Kusamoto, Tetsuya Kambe, Kenji Takada, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 50 ページ: 8137-8139
  • DOI: 10.1039/C4CC02022G
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymmetric dinuclear bis(dipyrrinato)zinc(II) complexes: Broad absorption and unidirectional quantitative exciton transmission (2014)
  • 著者名/発表者名: Mizuho Tsuchiya, Ryota Sakamoto, Shinpei Kusaka, Yasutaka Kitagawa, Mitsutaka Okumura, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 50 ページ: 5881-5883
  • DOI: 10.1039/C4CC01573H
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structures and Optical Properties of Tris(trimethylsilyl)silylated Oligothiophene Derivatives (2014)
  • 著者名/発表者名: Hikaru Inubushi, Yohei Hattori, Yoshinori Yamanoi, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: J. Org. Chem. 巻: 79 ページ: 2974-2979
  • DOI: 10.1021/jo500029f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoelectric Signal Conversion by Combination of Electron-Transfer Chain Catalytic Isomerization and Photoisomerization on Benzodimethyldihydropyrenes (2014)
  • 著者名/発表者名: Masa-aki Kishida, Tetsuro Kusamoto, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 ページ: 4809-4812
  • DOI: 10.1021/ja412528d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Luminescent Heteroleptic Tris(dipyrrinato)indium(III) complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinpei Kusaka, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 53 ページ: 3275-3277
  • DOI: 10.1021/ic500326u
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reactivity and Electronic Properties of a Ferrocene Molecule Bearing an N,C-chelate BMes2 Unit (2014)
  • 著者名/発表者名: Yingli Rao, Tetsuro Kusamoto, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara, Suning Wang
  • 雑誌名: Organometallics 巻: 33 ページ: 1787-1793
  • DOI: 10.1021/om500138f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of the Rate of Dinucleation of a Monocopper(I) Complex Containing Bipyrimidine Rotary Units by Restricted Double Pyrimidine Rotation (2014)
  • 著者名/発表者名: Yohei Hattori, Michihiro Nishikawa, Tetsuro Kusamoto, Shoko Kume, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 53 ページ: 2831-2840
  • DOI: 10.1021/ic500074c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coordination Programming-A Concept for the Creation of Multifunctional Molecular Systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 43 ページ: 388-395
  • DOI: org/10.1246/cl.140010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Junction Effects on Interfacial Electron Transfer Between Bis(terpyridine)iron(II) and Hydrogen-Terminated Silicon(111) Electrode (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Maeda, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 20 ページ: 2761-2764
  • DOI: 10.1002/chem.201304588
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Dense and Multi-Layered Films of the Nickel Bis(dithiolene) Nanosheet By Means of the Langmuir-Schaefer Method (2014)
  • 著者名/発表者名: Ken Hoshiko, Tetsuya Kambe, Ryota Sakamoto, Kenji Takada, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 43 ページ: 252-253
  • DOI: org/10.1246/cl.130882
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bio-inspired photoresponse of porphyrin-attached gold nanoparticles on a field-effect transistor (2014)
  • 著者名/発表者名: Mariko Miyachi, Yamanoi Yoshinori, Nakazato Kazuo, Nishihara Hiroshi
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta - Bioenerg. 巻: 1837 ページ: 1567-1571
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2013.11.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Hydrogen Storage Properties of Palladium Nanoparticle-Organic Frameworks (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuki Yamamoto,Mariko Miyachi, Yoshinori Yamanoi, Ai Minoda, Shunsuke Maekawa, Shinji Oshima, Yoshihiro Kobori, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: J. Inorg. Organomet. Polym. Mater. 巻: 24 ページ: 208-213
  • DOI: 10.1007/s10904-013-9925-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] π共役金属ジチオレン錯体の新次元展開 (2013)
  • 著者名/発表者名: 草本 哲郎、神戸 徹也、西原 寛
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 55 ページ: 323-330
  • 査読あり
• [雑誌論文] Substituent-Dependent Spin-Density Distribution and Coexistence of Fe 3d and π Spins on Ferrocene-Tetrathiafulvalene Hybrids (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Kusamoto, Hiroshi Nishihara, Reizo Kato
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 52 ページ: 13809-13811
  • DOI: 10.1021/ic4022678
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative Study of Photochromic Ferrocene-conjugated Dimethyldihydropyrene Derivatives (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Muratsugu, Masa-aki Kishida, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 19 ページ: 17314-17327
  • DOI: 10.1002/chem.201303456
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coordination programming: science of molecular superstructures towards chemical devices (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nishihara, Hiroki Oshio
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 42 ページ: 15825
  • DOI: 10.1039/C3DT90157B
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pd-catalyzed Synthesis of Symmetrical and Unsymmetrical Siloxanes (2013)
  • 著者名/発表者名: Yu Kurihara, Yoshinori Yamanoi, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 49 ページ: 11275-11277
  • DOI: 10.1039/C3CC46294C
  • 査読あり
• [雑誌論文] Equatorenes: Synthesis and Properties of Chiral Naphthalene, Phenanthrene, Chrysene, and Pyrene Possessing Bis(1-adamantyl) Groups at the Peri-Position (2013)
  • 著者名/発表者名: Koji Yamamoto, Naohiro Oyamada, Sheng Xia, Yuta Kobayashi, Masahiko Yamaguchi, Hiroaki Maeda, Hiroshi Nishihara, Tadafumi Uchimaru, Eunsang Kwon
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 135 ページ: 16526-16532
  • DOI: 10.1021/ja407800e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Modification on Copper(I)-pyridylpyrimidine Complexes for Modulation of Rotational Dynamics, Redox Properties, and Phototriggered Isomerization (2013)
  • 著者名/発表者名: Michihiro Nishikawa, Yusuke Takara, Yohei Hattori, Kuniharu Nomoto, Tetsuro Kusamoto, Shoko Kume, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Inorg. Chem 巻: 52 ページ: 8962-8970
  • DOI: 10.1021/ic4011295
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoparticle assemblies via coordination with a tetrakis(terpyridine) linker bearing a rigid tetrahedral core (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Yamanoi, Yuki Yamamoto, Mariko Miyachi, Masaki Shimada, Ai Minoda, Shinji Oshima, Yoshihiro Kobori, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 29 ページ: 8768-8772
  • DOI: 10.1021/la401896d
  • 査読あり
• [雑誌論文] 界面配位プログラミングによる電子機能ナノ構造体の構築 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松岡 亮太、坂本 良太、山野井 慶徳、西原 寛
  • 雑誌名: ナノ学会会報 巻: 11 ページ: 63-69
  • 査読あり
• [雑誌論文] π-Conjugated Trinuclear Group-9 Metalladithiolenes with a Triphenylene Backbone (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryota Sakamoto, Tetsuya Kambe, Satoru Tsukada, Ken Hoshiko, Yasutaka Kitagawa, Kenji Takada, Mitsutaka Okumura, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 52 ページ: 7411-7416
  • DOI: 10.1021/ic400110z
  • 査読あり
• [雑誌論文] A bis(terpyridine)iron network polymer on carbon for a potential energy storage material (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuo-Hui Wu, Hiroaki Maeda, Tetsuya Kambe, Ken Hoshiko, Eunice Jia Han Phua, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 42 ページ: 15877-15880
  • DOI: 10.1039/C3DT51186C
  • 査読あり
• [雑誌論文] 1,4-Bis(4-ferrocenylphenylethynyl)anthraquinone by synchrotron X-ray powder diffraction (2013)
  • 著者名/発表者名: Maki Sachiko, Eiji Nishibori, Masanori Yoshida, Shinobu Aoyagi, Makoto Sakata, Masaki Takata, Mio Kondo, Masaki Murata, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Acta Cryst. C 巻: C69 ページ: 696-703
  • DOI: 10.1107/S0108270113013978
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Diazenido-Ligated Vanadium Nanoparticles (2013)
  • 著者名/発表者名: Mariko Miyachi, Yuki Yamamoto, Yoshinori Yamanoi, Ai Minoda, Shinji Oshima, Yoshihiro Kobori, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 29 ページ: 5099-5103
  • DOI: 10.1021/la400102q
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orthogonal bis(terpyridine)-Fe(II) metal complex wires on a tripod scaffold: Rapid electron transport (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryota Sakamoto, Yuuki Ohirabaru, Ryota Matsuoka, Hiroaki Maeda, Shunsuke Katagiri, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 49 ページ: 7108-7110
  • DOI: 10.1039/C3CC42478B
  • 査読あり
• [学会発表] Photoelectron Conversion Using Combination of Bio-Components with Artificial Molecules Hiroshi Nishihara (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nishihara
  • 学会等名: International Conference Photosynthesis Research for Sustainability 2014
  • 発表場所: Pushchino, Russia
  • 年月日: 2014-06-06 – 2014-06-06
  • 招待講演
• [学会発表] Construction of a Photochemical System using PSII and a Molecular Wire equipped with a Platinum Nanoparticle (2014)
  • 著者名/発表者名: Shu Ikehira, Mariko Miyachi, Kyoko Okuzono, Yoshinori Yamanoi, Tatsuya Tomo, Hiroshi Nishihara
  • 学会等名: International Conference Photosynthesis Research for Sustainability 2014
  • 発表場所: Pushchino, Russia
  • 年月日: 2014-06-03 – 2014-06-03
• [学会発表] Interfacial Synthesis of Redox-active Metal Complex Nanosheets Hiroshi Nishihara (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nishihara
  • 学会等名: International Symposium on Synthetic Two-Dimensional Polymers
  • 発表場所: Zurich, Switzerland
  • 年月日: 2014-06-02 – 2014-06-02
  • 招待講演